Анотація до роботи:

Донський Д.Л. Удосконалення технології електролізу нікелю з розведених відпрацьованих розчинів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальностю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004 р.

Дисертація присвячена розробці технологічного процесу концентрування та електрохімічного вилучення нікелю з розведених електролітів (<0,08 моль/дм), які утворюються в лініях гальванохімічних виробництв. У роботі наведено результати досліджень електродних процесів, які відбуваються під час електролізу аміачних розчинів з іонами , а також можливість удосконалення процесів коагуляції глинистими матеріалами та концентрування розчинів з концентрацією нижче 100 мг/дм на новому адсорбенті на основі глинистої сировини.

Отримано дані щодо вивчення кінетики та механізму процесу катодного виділення нікелю з модельних розчинів (, , ) з концентрацією іонів 0,01-0,08 моль/дм, а також розчинів, модифікованих , , та іонами, що утворюються при регенерації нового адсорбенту на основі глинистої сировини.

Враховуючи отримані результати досліджень, запропоновано електроліти для процесів вилучення нікелю, а також розроблено повну схему переробки промивних нікельвмісних вод.

У дисертаційній роботі запропоновано нові рішення в галузі переробки нікельвмісних розведених розчинів, які дозволяють значно зменшити витрати на обробку таких розчинів, зменшити загальні викиди металу та інших речовин у довколишне середовище. Внаслідок проведених досліджень одержані такі наукові результати:

1. Розроблено комплексний технологічний процес електрохімічного добування нікелю з відпрацьованих розчинів і промстоків, який включає стадії адсорбційного концентрування іонів нікелю на глиняних природних адсорбентах і подальшої електрокристалізації нікелю в інтервалі концентрацій =0,01-0,08 моль/дм.

2. Вивчено механізм катодного відновлення іонів нікелю з аміачних електролітів. Встановлено, що в досліджуваному інтервалі концентрацій іонів нікелю (0,01-0,08 моль/дм) крім дифузійної перенапруги має місце хімічна перенапруга, обумовлена дисоціацією аміачних комплексів нікелю, склад яких залежить від співвідношення концентрацій іонів нікелю та амонію. Одержані результати дозволяють визначити основні технологічні параметри електролізу. За умови даних концентрацій іонів нікелю густина струму становить 3-8 А/смпри виході за струмом 50-90 %.

3. Досліджено вплив глинистих матеріалів на обробку відпрацьованих розчинів гальванохімічних виробництв коагулянтом – солями . Одержано апроксимуючий поліном, який відображає функцію відгуку взаємного впливу глини, іонів та . Побудовані тримірні графічні залежності дають змогу визначити ступінь впливу означених факторів.

4. Визначено фізико-хімічні характеристики нового адсорбенту на основі зелених глин Харківського родовища (повна динамічна та статична ємності, насипна густина, стійкість до кислот та лугів, залежність ємності від температури), отриманого за оригінальною простою методикою (патент на винахід № 17238А). Побудовано ізотерми адсорбції іонів , , та , які мають форму ізотерм Ленгмюра, що свідчить про утворення мономолекулярного шару адсорбованих іонів на поверхні.

5. Доведено, що розчини, які вміщують іони нікелю, можна обробляти з використанням сирої необробленої глини, наявність дисперсних частин якої під час коагуляції іонами заліза знижують енергетичні затрати системи на утворення центрів міцелоутворення, що зменшує загальну вартість обробки відпрацьованих розчинів і кінцеву концентрацію іонів нікелю.

6. Визначено параметри розчинів, одержаних після регенерації глинистого адсорбенту. Вміст іонів нікеля в них сягає 0,02-0,17 моль/дм, а загальна твердість води не перевищує 5,5 мг-екв/дм. Також досліджені умови протікання катодних реакцій виділення нікелю з цих розчинів.

7. Розроблено рекомендації з проектування споруд для очистки поверхневого стоку від іонів важких металів. На основі цих рекомендацій виконано проектну документацію обладнання для очистки поверхневих стічних вод підприємств “Київавтодорміст” з наступним впровадженням такої схеми.

Публікації автора:

1. Донской Д. Л., Слепцов Г. В., Трубникова Л. В. Очистка металлосодержащих сточных вод с использованием природных материалов. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета – Харьков: ХГПУ, 1998. – Вып. 9. – С. 32-33.

Здобувачем виконано добірку матеріалів щодо ємнісних характеристик природних адсорбційних матеріалів, у тому числі цеолітів.

2. Трубникова Л.В., Донской Д.Л. Извлечение ионов никеля из модифицированной ванны улавливания электролита никелирования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета – Харьков: ХГПУ, 1998. – Вып. 17. – С. 18-22.

Здобувачем досліджено приведені електрохімічні залежності, а також зроблено висновок про вклад дифузійної кінетики.

3. Донской Д.Л. Эксплуатация многофункциональной ванны улавливания электролита никелирования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета – Харьков: ХГПУ, 1999. – Вып. 30. – С. 24-25.

Здобувачем досліджено приведені поляризаційні залежності та залежності виходу за струмом.

4. Байрачный Б.И., Трубникова Л.В., Водолаженко М.А., Донской Д.Л. Хроновольтамперометрические исследования электродных процессов в разбавленных растворах, содержащих аммиакатные комплексы никеля // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» – Харків: НТУ “ХПІ”.- 2002. – Вип. 17. – С. 13-16.

Здобувачем визначено граничні концентрації, в яких були проведені дані дослідження.

5. Донской Д. Л., Зелинская Л. Г., Байрачный Б. И. Перспективы развития технологий очистки сточных вод гальванических производств / Тез. межрегіон. науково-практичної конференції "Регіональні проблеми природокористування та екології в Україні". – Харків. – 1994. – С. 60.

Здобувачем досліджено можливість електрокоагуляції цинку та нікелю при їх низький концентрації.

6. Донський Д. Л., Слєпцов Г. В., Китаєв А.Л. Використання природних сорбентів для очистки стічних вод гальванічних виробництв / Матеріали міжнар. науково-методичної конф. "Роль ВУЗів у вирішенні проблем безперервної освіти та виховання особистості (від шкільної до післядипломної)". – Том 2. – Київ. – 1995. – С. 147-148.

Здобувачем визначено можливість застосування природних адсорбентів, враховуючи існуючі технологіі.

7. Байрачный Б. И., Донской Д. Л., Трубникова Л. В., Слепцов Г. В. Возможности сорбционного метода при очистке сточных вод гальванохимических производств // Гальванотехника и обработка поверхности. –М. 1996. – Т. 4, №4. - С. 49-52.

Здобувачем виконано дослідження щодо ємнісних характеристик нового адсорбенту та залежності виходу за струмом.

8. Березуцкий В. В., Донской Д. Л., Слепцов Г. В. Проблемы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов // Машиностроитель. – М. – 1996. - № 6. – С. 22-23.

Здобувачем зроблено порівняння штучних і природних іонообмінних матеріалів (цеолітів) з властивостями здобутого адсорбенту на основі глинистої сировини.

9. Китаев А. Л., Слепцов Г. В., Донской Д. Л. Комбинированная технология очистки нефтесодержащих сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - М.– 1996. - № 8. – С. 29-30.

Здобувачем досліджено ємність нового адсорбенту на основі глинистої сировини за нафтопродуктами.

10. Донской Д. Л., Слепцов Г. В., Трубникова Л. В., Лисогор Е. С. Технология глубокой очистки сточных вод гальванопроизводств с последующим извлечением тяжелых металлов / Труды междунар. научно-практической конф. "Экологические проблемы бассейна реки Днепр". – Кременчуг. – 1996. – С. 72.

Здобувачем досліджено можливість отримання модифікації адсорбенту без застосування хімічних реагентів.

11. Слепцов Г. В., Китаев А. Л., Слепцов В. Г., Донской Д. Л. Защита водных объектов от загрязнения поверхностным стоком с территории городов / Труды междунар. научно-практической конф. "Экологические проблемы бассейна реки Днепр". – Кременчуг. – 1996. – С. 93-94.

Здобувачем виконано підбірку матеріалів щодо застосування адсорбенту на основі глинистої сировини для очистки поверхневих стічних вод з території міст.

12. Байрачный Б. И., Трубникова Л. В., Донской Д. Л. Электролитическое выделение металлов из растворов, моделирующих растворы ванн улавливания электролитов / Труды междунар. науч.-техн. конф. „Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. –Харьков. – 1997. – Ч. 4. – С. 5-8.

Здобувачем досліджено зміни вмісту основного металу та у ваннах уловлювання за часом.

13. Пат. 14926 А Україна, МКІ C 25 D 21/20. Спосіб видобування металів з промивних вод гальванічного виробництва / Байрачний Б. І., Трубнікова Л. В., Слєпцов Г. В., Донський Д. Л. (Україна). - № 96083094; заявлено 01.08.96; опубл. 04.03.97, Бюл. № 3.

Здобувачем виконано підбірку складу розчину електроліту, який водночас регенерує адсорбент та режим регенерації і електролізу.

14. Пат. 17238 А Україна, МКІ B 01 J 20/12. Спосіб одержання адсорбенту на основі глинистої сировини / Донський Д. Л., Слєпцов Г. В. (Україна). - № 95104575; заявлено 19.10.95; опубл. 01.04.97, Бюл. № 5.

Здобувачем досліджено залежності адсорбційної ємності за важкими металами від вмісту , терміну замочування та температури випалювання.

15. Байрачный Б. И., Трубникова Л. В., Донской Д. Л. Электрохимическая регенерация адсорбента в схеме промывки гальванического процесса никелирования / Труды междунар. науч.-техн. конф. „Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”.– Харьков. – 1998. – Вып. 6. – С. 7-9.

Здобувачем досліджено електрохімічні залежності виходу за струмом та парціальні криві виділення нікелю з розведених розчинів.

16. Чунихина Л.М., Донской Д.Л. Снижение вредного воздействия никельсодержащих сточных вод на экологическую безопасность человека / Тези доповідей науково-методичної конф. „Безпека життєдіяльності”. – Харків. – 2001. – С. 97-98.

Здобувачем досліджено можливість адсорбції поверхнево-активних речовин, які зустрічаються в гальванохімічних виробництвах, на новому адсорбенті на основі глинистої сировини.

17. Б. Байрачний, Л. Трубнікова, З. Майзеліс, Д. Донський Електровиділення нікелю та кобальту з розведених розчинів // Вісник Львівського університету. Серія хімічна.– Львів. - 2002. – Вип. 42. – Ч.1. – С. 60-62.

Здобувачем досліджено залежності виходу за струмом від перемішування.